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        我在51上移植ucosii的心得,希望能給朋友起到點點作用

        作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2014年09月01日   【字體:

          自嵌進式系統開發以來,很長時間都采用前后臺系統軟件設計模式:主程序為一個無窮循環,單任務順序執行。通過設置一個或多個中斷來處理異步事件。

          這種系統對于簡單的應用是可以的,但對于實時性要求比較高的、處理任務較多的應用,就會暴露出實時性差、系統可靠性低、穩定性差等缺點。

           μC/OS-II 是一種基于優先級的搶占式多 任務實時操縱系統,包含了實時內核、任務治理、時間治理、任務間通訊同步(信號量,郵箱,消息隊列)和內存治理等功能。它可以使各個任務獨立工作,互不干 涉,很輕易實現準時而且無誤執行,使實時應用程序的設計和擴展變得輕易,使應用程序的設計過程大為減化。而且它內核源代碼公然,可移植性強,為編程職員提 供了很好的一個軟件平臺。通過μC/OS-II在VRS51 上的移植,可以把握移植和測試μC/OS-II 的實質內容,很輕易將其移植到其它的CPU平臺上。

          μC/OS-II 先容

          μC /OS-II是一個完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務內核。μC/OS-II盡大部分的代碼是用ANSI的C語言編寫的,包含一小部分匯 編代碼,使之可供不同架構的微處理器使用。至今,從8位到*位,μC/OS-II已在超過40種不同架構上的微處理器上運行。μC/OS-II已經在世界 范圍內得到廣泛應用,包括很 多領域, 如手機、路由器、集線器、不中斷電源、飛行器、醫療設備及產業控制 上。實際上,μC/OS-II已經通過了非常嚴格的 測試,并且得到了美國航空治理局(Federal Aviation AdminiSTration)的認證,可以用在飛行器上。這說明μC/OS-II是穩定可靠的,可用于與人性命攸關的安全緊要(safety critical)系統。除此以外,μC/OS-II 的鮮明特點就是源碼公然,便于移植和維護。

          μC/OS-II 內核結構

           多任務系統中,內核負責治理各個任務 ,或者說為每個任務分配CPU 時間 ,并且負責任務之間的通訊。內核提供的基本服務是任務切換。 μC/OS-II可以治理多達64個任務。由于它的作者占用和保存了8個任務,所以留給用戶應用程序最多可有56個任務。賦予各個任務的優先級必須是不相 同的。這意味著μC/OS-II不支持時間片輪轉調度法 (round-robin scheduli ng)。μC/OS-II為每個任務設置獨立的 堆?臻g,可以快速實現任務切換。μC/OS-II近似地每時每刻總是讓優先級最高的停當任務處于運行狀態,為了保證這一點,它在調用系統API 函數、中斷結束、定時中斷結束時總是執行調度算法,μC/OS-II通過事先計算好數據簡化了運算量,通過精心設計停當表結構使得延時可預知。

          μC/OS-II 的移植

           移植就是使μC/OS-II能在VRS51上運行。為了方便移植,大部分的μC/OS-II的代碼是用C語言編寫的;但是仍需要用C語言和匯編語言編寫 一些處理器硬件相關的代碼,這是由于μC/OS-II在讀/寫處理器寄存器時,只能通過匯編語言來實現。由于μC/OS-II在設計時就已經充分考慮了可 移植性,所以μC/OS-II的移植相對來說是比較輕易的。

          硬件平臺構成

          由于VRS51是一款80C51微控制器,片內包含了64KB的FLASH程序存儲器,并且支持串行在線編程(ISP)。使它在ROM 空間上很適合做μC/OS-II的移植。

          編譯器的選擇

           由于μC/OS-II盡大部分代碼是用標準的C語言編寫的,所以C語言開發工具對于μC/OS-II是必不可少的。由于μC/OS-II是一個可剝奪行 的占先式內核,所以要求C編譯器可以產生可重進型代碼。筆者選擇Keil C51集成開發環境作為開發工具。該開發工具有C編譯器,匯編器和鏈接定位器等工具構成。鏈接器用來將不同模塊(編譯過或匯編過的文件)鏈接成目標文件, 定位器則答應將代碼和數據放置在目標處理器的指定內存中。Keil C51 還可以天生HEX格式的編程文件用于編程EPROM或是FLASH,同時可以實現完整軟件仿真支持。Keil C51支持所有8051變種的微控制器。通過設置編譯控制選項,它完全可以滿足編譯μC/OS-II源代碼的要求。

          可重進函數題目

           可重進函數可以被一個以上的任務調用,而不必擔心數據被破壞?芍剡M函數任何時候都可以被中斷,一段時間后又可以繼續運行,而相應的數據不會丟失。由于 μC/OS-II是搶占式的實時多任務內核,同一個函數可能會被不同的任務調用,也可能會被中斷,因此,移植μC/OS-II要求C語言編譯器可以產生可 重進函數。但是正常情況下Keil C51編譯器中的函數不能重進。原因是由于8051系列微控制器的硬件堆棧很小,硬件堆棧指針SP最多只能在內部256字節的RAM內移動,不能夠指向 64K的外部RA M空間。所以編譯器使用固定的RAM地址來存儲函數的參數和局部變量,而不是使用堆棧來存儲。為了在Keil C51中實現可重進函數,可以使用“reentrant”關鍵字聲明該函數是可重進的。編譯器可根據編譯模式為可重進函數在內部RAM或外部RAM空間開 辟一個模擬堆棧來存儲可重進函數的參數和局部變量?芍剡M函數的返回地址仍然保存在硬件堆棧中。Cx51編譯手冊不推薦使用模擬堆棧,原因是受8051尋 址方式的限制,模擬堆棧訪問的效率很低。但是這是在Keil C51中實現可重進函數的唯一方法?芍剡M函數模擬堆棧擁有獨立于硬件堆棧指針的模擬堆棧指針。模擬堆棧及其指針在啟動代碼文件 “STARTUP.A51”中定義和初始化。

          μC/OS-II源文件移植

          在了解了P89V51RD2微處理器和Keil C51 編譯器的技術細節的基礎上,就可以開始μC/OS-II源文件移植的工作了。真正編寫移植代碼的工作就相對比較簡單了。

         
         
         
         
            我相信很多學習RTOS的朋友也和我一樣,能夠掌握一個外面比較流行的RTOS;擁有一個屬于自己的RTOS。我沒有學習過操作系統的課程,我對計算機操作系統一點也不熟悉,所以我開始學習rtos沒有選擇linux而是選擇了比較簡單的ucosii.我上班的時候學習時間還是比較多的,我在網上下載了邵貝貝翻譯的譯本介紹ucosii的電子書,看了好幾片吧,把ucosii的原理弄清楚了,就想能在51上移植一下,一是加深對ucosii的理解,二是學習移植ucosii的方法。下面就詳細介紹我在51下的移植方法。
        一.確定編譯模式
            由于mcs-51芯片RAM太小,不可能不擴展外部RAM,反正是要擴展外部RAM所以我選擇在大模式下編譯,這樣做有2個好處:1).不要修改原內核中ucosii.h這個文件。2.不要管數據的存取類型。
        二.選擇ucosii的版本
            ucosii的版本現在有很多了,在我手里的就有2.00,2.52,2.76這三個版本,選擇合適的版本很重要,我是選擇了2.52這個版本,因為2.00比較老了,我就不說了,2.76我看了下文件結構好象和外面的資料講的不一樣,而2.52的資料到處都是,更重要的是網上有很多移植的資料。
        三.處理OS_CFG.h文件
           在開始移植時盡量把這個文件中多設置幾個0,因為編譯的代碼越少出錯的機會就少,當然要足夠了解這個文件中的每個宏的意義。
        四.編寫OS_CPU.h和includes.h文件
           這個我就不多說了,隨便找個這樣的文件改兩下就可以了。
        五.編寫OS_CPU.C和OS_CPU_A.asm文件
           我是這么來做的,我首先在OS_CPU.C和OS_CPU_A.asm文件中寫上需要的幾個函數,但全部是空函數,這樣在編譯的時候就不會報錯了。
        六.把整個項目統一管理起來
           在做好上面的準備工作后,把文件按照書上的說明和其他的例子統一管理起來,然后就編譯了,也許在這個時候還會有錯誤,不要緊,根據你對ucosii的理解一個一個到把他排除,我在做的時候在這個地方也出了錯,我后來沒有用ucosii.c這個文件了,我直接在工程中把ucosii.c中列出的文件加上去。
        在這個時候可以寫兩個簡單的任務去測試程序,并軟件反真一下,看程序是否會跑到你想要的地方去。
        七.編寫需要的函數
           如果上面在第6步編譯的時候再也沒有錯誤和警告了,那么說恭喜你了,你已經成功一半了,你只要寫少量的代碼和修改一點點原內核就大功告成了。
        總結:
           移植ucosii到51上也不是一件容易的事情,如何使你的程序跑的快和占用資源少是關鍵,我在51上的移植我只是我學習ucosii而已,給大家也只是想起個拋磚引玉的作用,希望能給想學ucosii的和正在想移植ucosii的朋友提供一點點參考的作用。我在移植完ucosii后自己也開始寫一個小的rtos,我的目標是能在小的RAM的單片機上運行,現在已經完成了,我習慣模組化程序設計,雖然我這個小的RTOS只能管理8個模塊,每個模塊16個事件,但對我來說基本夠了,我認為更重要的一點是,我的rtos能自動調整每個模塊運行時間,換句話說哪個模塊任務更重,則這個模塊的運行時間就會更多,F在我也把我做的這個rtos成功地移植到了MOTOROLA MCU MC68HC908GP32上,感覺效果還不錯的。
           我愿意把我移植的ucosii和我自己的rtos共享給大家,我是給大家交流的,請大家也不要把他用到商業上,因為這有很多潛在的bug和危險,對你的一切使用后果我概不負責。
        我擴展我的rots功能了.
        現在我這個小的RTOS能管理36個任務,其中4個保留,1個空閑任務,還剩下31個可用,每個任務能管理16個事件,現在我也把我做的這個rtos成功地移植到了一個16位cpu上,其中這個項目上程序代碼超過3萬行,產品以經賣到了美國,在下一個產品將賣到德國和日本了。從開始量產到現在還沒有出現過由于是rtos而引起bug,感覺效果很不錯的了。
        其中任務程序形式為
        void Task(void)
        {
            INT16U wEvent;
            for(; ;)
            {
             wEvent = OSEventPend();  // 如果有事件則執行下面的程序,沒有則任務切換.
          if(wEvent &(1<<TASKTM))        // 對應發生的時間事件
             {
              // do something
          。
          if(wEvent &(1<<X))            //對應其他事件
         。
          。o something
            }
        }我的這個rtos非常適合控制類程序.
         
         
         

         

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